有機化合物分子式和分子結構的確定第一章

第二節第2課時情境導入黃花蒿分離提純確定結構蒸餾、萃取、重結晶……

？目標一確定實驗式和分子式有機物（純凈）

確定實驗式我們需要知道哪些數據才能確定呢？有機物元素組成各元素質量分數元素的定性、定量分析1.確定實驗式定量分析的原理：有機化合物燃燒簡單的無機物定量測定計算推算各元素的質量分數計算實驗式(最簡式）定量分析的方法：李比希法原理：一定量有機物[含C、H、(O)]CuO氧化H2OCO2無水CaCl2吸收濃KOH吸收用C、H、O元素原子個數比確定實驗式剩余的為O元素的質量分數圖1李比希法設備圖圖2李比希簡易裝置圖反應前后裝置質量差計算C、H元素的質量分數現代化的元素分析儀現代化的元素分析儀李比希不僅建立了可以定量測定碳、氫、氧元素的分析方法，還建立了含氮、硫、鹵素等有機化合物的元素定量分析方法，為現代元素定量分析奠定了基礎。現在，元素定量分析使用現代化的元素分析儀，分析的精確度和速率都達到了很高的水平。例

含C、H、O三元素的未知物A，經燃燒分析實驗測定該未知物中碳的質量分數為52.2%，氫的質量分數為13.5%。試求該未知物A的實驗式。(2)計算該有機化合物分子內各元素原子的個數比：解：(1)計算該有機化合物中氧元素的質量分數：

ω(O)＝100%－52.2%－13.5%＝34.7%N(C)：N(H)：N(O)＝52.2%12.0113.1%1.00834.7%16.00：：=2：6：1答：該未知物A的實驗式為C2H6O。要確定分子式至少還需知道哪個物理量呢？相對分子質量2．確定相對分子質量(1)計算法②相對密度法：根據氣體A相對于氣體B(已知)的相對密度d。MA＝d×MB。相對分子質量數值上等于摩爾質量(以g·mol－1為單位時)的值。①標準狀況密度法：已知標準狀況下氣體的密度ρ，求算摩爾質量。M＝ρ×22.4L·mol－1。(2)儀器測定測定相對分子質量的方法很多，質譜法是最精確、最快捷的方法。質譜儀工作原理示意圖相對分子質量的測定——

質譜法有機物分子確定相對分子質量離子的質荷比高能電子流轟擊帶正電荷的分子離子和碎片離子磁場作用下先后到達檢測儀質譜圖質譜儀質譜圖相對質量與電荷數的比值質譜圖：以質荷比為橫坐標，以各類離子的相對豐度為縱坐標，根據記錄測試結果所建立的坐標圖。從圖中可知，該有機物的相對分子質量為46。某有機化合物A的質譜圖質荷比最大的數據就是樣品分子的相對分子質量實驗式(最簡式)與分子式的關系：分子式=(最簡式)n。①有機化合物A的相對分子質量為46，A的分子式：C2H6O結合下圖求有機化合物A的分子式。(已知A的實驗式為C2H6O)

3.確定分子式導思1.正誤判斷(1)驗證有機物屬于烴時只需測定產物中的CO2和H2O的物質的量之比(

)(2)有機物燃燒后只生成CO2和H2O的物質不一定只含有碳、氫兩種元素(

)(3)有機物的實驗式、分子式一定不同(

)(4)元素分析法和質譜法能分別確定有機物的實驗式和相對分子質量(

)(5)質譜圖中最右邊的譜線表示的數值為該有機物的相對分子質量(

)×√×√√導思2.下圖是李比希測定有機化合物組成的實驗裝置，在750℃左右使有機化合物在氧氣流中全部氧化為CO2和H2O，用含有氯化鈣、氫氧化鉀的吸收管分別吸收H2O和CO2。請討論下列問題：(1)氯化鈣和氫氧化鉀位置能否互換？提示不能互換，因為氫氧化鉀既可以吸收水又可以吸收二氧化碳。導思2.下圖是李比希測定有機化合物組成的實驗裝置，在750℃左右使有機化合物在氧氣流中全部氧化為CO2和H2O，用含有氯化鈣、氫氧化鉀的吸收管分別吸收H2O和CO2。請討論下列問題：(2)你覺得該裝置有需要改進的地方嗎？提示

a.在吸收劑之間加一個檢驗水是否吸收完全的裝置。b.在最后再加一個裝有堿石灰的干燥管，防止空氣中的二氧化碳和水進入。導練(1)測定實驗式：某含C、H、O三種元素的有機物，經燃燒分析實驗測定其碳的質量分數是64.86%，氫的質量分數是13.51%，則其實驗式是________。(2)確定分子式：如圖是該有機物的質譜圖，則其相對分子質量為__________；分子式為__________。C4H10O74C4H10O目標二確定分子結構1.紅外光譜應用：可獲得分子中所含有的化學鍵或官能團的信息。原理：有機化合物受到紅外線照射時，能吸收與它的某些化學鍵或官能團的振動頻率相同的紅外線，通過紅外光譜儀的記錄形成該有機化合物的紅外光譜圖。如圖所示是未知物A（化學式為C2H6O）的紅外光譜圖，從圖中可以找到C—O、C—H和O—H的吸收峰，因此，可以初步推測該未知物A是含有羥基官能團的化合物，結構可表示為C2H5OH。分子式為C2H6O的有機物A有如下兩種可能的結構：CH3CH2OH或CH3OCH3不表示C-C單鍵的吸收峰2.核磁共振氫譜原理：應用：測定有機物分子中氫原子的類型和數目用電磁波照射含氫元素的化合物，處于不同化學環境中的氫原子因產生共振時吸收電磁波的頻率不同，相應的信號在譜圖上出現的位置不同，具有不同的化學位移，而且吸收峰的面積與氫原子數成正比。吸收峰數目＝氫原子的類型數吸收峰面積之比（強度之比）＝氫原子個數之比分子式為C2H6O的有機物A有如下兩種可能的結構：CH3CH2OH或CH3OCH3圖1未知物A的核磁共振氫譜圖2二甲醚的核磁共振氫譜由未知物A（分子式為C2H6O）的核磁共振氫譜圖，可以判斷:A的分子中有3中處于不同化學環境的氫原子，個數比為3:2:1。CH3OCH3（二甲醚）分子中的6個氫原子的化學環境相同，對應的核磁共振氫譜圖中只有一個峰故A為3.X射線衍射應用：可獲得分子結構的有關數據，如鍵長、鍵角等，用于有機化合物晶體結構的測定。原理：X射線是一種波長很短（約10-10m）的電磁波，它和晶體中的原子相互作用可以產生衍射圖。波譜分析黃花蒿分離提純蒸餾、萃取、重結晶……確定結構元素的定性和定量分析M=282分子式：C15H22O5歸納總結確定有機化合物結構的方法導思正誤判斷(1)核磁共振氫譜中有幾組吸收峰就有幾個氫原子(

)(2)質譜法、紅外光譜法和核磁共振氫譜法均能確定有機化合物的分子結構

(

)(3)CH3COOCH3在核磁共振氫譜圖中只有一組吸收峰(

)(4)質譜圖中，相對豐度數值最大的質荷比等于相對分子質量(

)(5)X射線衍射技術用于有機化合物晶體結構的測定，可以獲得直接而詳盡的結構信息(

)××××√A.由紅外光譜可知，該有機物分子中至少有三種不同的化學鍵B.由核磁共振氫譜可知，該有機物分子中有三種不同的氫原子C.僅由核磁共振氫譜無法得知其分子中的氫原子總數D.若A的分子式為C3H8O，則其結構簡式可能為導練1.已知某有機物A的紅外光譜和核磁共振氫譜如圖所示，下列說法錯誤的是（）D

導練2.有機物X是一種重要的有機合成中間體，用于制造塑料、涂料和黏合劑等高聚物。為研究X的組成與結構，進行如下實驗：(1)將10.0gX在足量O2中充分燃燒，并將其產物依次通過足量的無水CaCl2和KOH濃溶液，發現無水CaCl2增重7.2g，KOH濃溶液增重22.0g。有機物X的實驗式為___________。C5H8O2m(H2O)=7.2g

m(CO2)=22.0g

N(C)：N(H)：N(O)＝

0.5mo：0.8mol：0.2mol＝

5：8：2導練2.有機物X是一種重要的有機合成中間體，用于制造塑料、涂料和黏合劑等高聚物。為研究X的組成與結構，進行如下實驗：(2)有機物X的質譜圖如圖所示，則有機物X的相對分子質量為_________。100質譜圖中質荷比最大數值即為相對分子質量導練2.有機物X是一種重要的有機合成中間體，用于制造塑料、涂料和黏合劑等高聚物。為研究X的組成與結構，進行如下實驗：(3)經紅外光譜測定，有機物X中含有醛基；有機物X的核磁共振氫譜圖上有2組吸收峰，峰面積之比為3∶1。則有機物X的結構簡式為________________。(CH3)2C(CHO)21.設H＋的質荷比為β，某有機物樣品的質荷比如圖所示(假設離子均帶一個單位正電荷，信號強度與該離子的多少有關)，則該有機物